CN101997404B - 一种具备补零电路的开关电源系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种具备补零电路的开关电源系统，包括：在分压点和放大器的第一输入端之间连接有补偿电阻；以及在开关电源芯片输出端和所述放大器的第一输入端之间连接有补偿电容，且第一电阻值与所述补偿电阻阻值的比值至少要小于所述第一电阻值和第二电阻值的比值的两个数量级。本发明的有益效果在于：得到的内部零点频率几乎不受开关电源反馈分压电阻的影响，从而使系统不需任何其它外部补偿元件也可以在更广的电压范围、电流范围和频率范围里稳定，响应速度快，抗干扰能力强。
Description
技术领域
本发明涉及一种开关电源系统，特别涉及一种可以减小系统参数的开关电源系统。
背景技术
目前的电源集成芯片上普遍采用外部补偿方式来使开关电源系统稳定。但是，外部的补偿需要增加额外的元器件和成本，同时现有技术的开关电源芯片使用的外部补偿方法还会受到系统参数(如电压、电流以及开关频率等)变化的影响，因此实际应用受到相当大的限制。
为了使开关电源系统能在比较广的应用范围里稳定，一种现有技术的方法是使用负载电容的寄生电阻来产生一个零点，但是由于电容的寄生电阻值和电容值本身都会在很大的范围里变化，而且电容的寄生电阻值很难被精确地测试同时也会随频率的改变而变化很大，因此这种方法的应用非常有限，一般只在非常低频的应用中使用。当前最常被使用而无需很多额外元件的开关控制方法是在负载反馈分压电阻R1上并联一个小电容Cc来产生一个零点对系统补偿，如图1所示。但是，这样产生的零点会受到分压电阻的很大影响，使得它的应用受到限制，仅适合应用在负载电压范围比较窄的情形，其零点可以用下式来描述：1/(jωR1*Cc)。从此式可以看到，这个零点会随R1的变化而改变。在开关电源芯片应用中，负载反馈电阻会根据应用的需要而有很大的不同，这就会影响上述控制的稳定性。
因此，如何提供一种受参数变化影响小的开关电源系统，已成为本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明的所要解决的技术方案是提供一种具备补零电路的开关电源系统，以解决现有技术的不足。
为解决上述技术方案，本发明提供一种具备补零电路的开关电源系统，包括：具有放大器的开关电源芯片、及连接在所述开关电源芯片输出端与地之间且具有分压点的电阻电路，其中，所述分压点输出的电压用于提供给所述放大器的第一输入端，所述电阻电路在所述开关电源芯片输出端与所述分压点之间的电阻总值为第一电阻值，所述电阻电路在所述分压点与地之间的电阻总值为第二电阻值，所述具备补零电路的开关电源系统还包括：在所述分压点和所述放大器的第一输入端之间连接有补偿电阻；以及在所述开关电源芯片输出端和所述放大器的第一输入端之间连接有补偿电容，且所述第一电阻值与所述补偿电阻阻值的比值至少要小于所述第一电阻值和第二电阻值的比值的两个数量级。
较佳的，所述补偿电阻设置在所述开关电源芯片内，所述补偿电容也设置在所述开关电源芯片内。
较佳的，所述补偿电阻的阻值大于1G。
较佳的，所述补偿电容的容值小于10pF。
本发明的有益效果在于：得到的内部零点频率几乎不受开关电源反馈分压电阻的影响，从而使系统不需任何其它外部补偿元件也可以在更广的电压范围、电流范围和频率范围里稳定，响应速度快，抗干扰能力强。
附图说明
图1为现有技术的开关电源系统电路示意图。
图2为本发明提供的具备补零电路的开关电源系统的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
请参阅图2，具备补零电路的开关电源系统包括开关电源芯片(虚线框内所示)及外部电路。开关电源芯片包括顺次连接的运算放大器OpAmp、比较器Comp及门驱动Gate Drive，运算放大器OpAmp的一输入端及输出端连接补偿阻抗。外部电路包括负载反馈分压电阻R1、电阻R2、与门驱动Gate Drive相连接的相串联的场效应管、及供应整个开关电源系统的电源及隔偶电容、电感等。负载反馈分压电阻R1的一端与电阻R2的一端连接，其另一端连接开关电源系统的输出端，电阻R2的另一端接地，事实上，负载反馈分压电阻R1及电阻R2构成了具有分压点VFB的电阻电路，负载反馈分压电阻R1的值为第一电阻值，电阻R2的值为第二电阻值。
不同于现有技术，负载反馈分压电阻R1与电阻R2连接的一端通过补偿电阻Rc接入运算放大器Op Amp的一个输入端，负载反馈分压电阻R1与系统输出端连接的一端通过补偿电容Cc接入运算放大器OpAmp的同一个输入端。补偿电阻Rc及补偿电容Cc可以为外部电阻电容，也可以为开关电源芯片的内部电阻电容，然而，由于补偿电阻Rc的阻值相当大，通常情况下大于1G，外部电阻难以达到这样的要求，因此，补偿电阻Rc及补偿电容Cc为内部电阻电容较佳。补偿电容Cc通常情况下，小于10pF。
经过补偿电阻Rc及补偿电容Cc补偿后得到一位于左半平面的零点为：
1/[jω*Rc*Cc*(1+R1/R2+R1/Rc)]
由于补偿电阻Rc远大于负载反馈分压电阻R1，使得R1/Rc的比值小于R1/R2的比值两个数量级或以上，因此，R1/Rc可以忽略，得到近似的零点为：
1/[jω*Rc*Cc*(1+R1/R2)]
由于而R1与R2的比值是在一个比较小的范围变化，通常大于或等于0，且小于10，因此，补偿后的零点受负载反馈分压电阻R1的影响很小，在控制系统中可以忽略不计，这样设计的芯片在电源应用中将可以在更广泛的范围里使用。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案。不脱离本发明精神和范围的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种具备补零电路的开关电源系统，包括：具有放大器的开关电源芯片、及连接在所述开关电源系统输出端与地之间且具有分压点的电阻电路，其中，所述分压点输出的电压用于提供给所述放大器的第一输入端，所述电阻电路在所述开关电源系统输出端与所述分压点之间的电阻总值为第一电阻值，所述电阻电路在所述分压点与地之间的电阻总值为第二电阻值，所述具备补零电路的开关电源系统的特征在于还包括：在所述分压点和所述放大器的第一输入端之间连接有补偿电阻；以及在所述开关电源系统输出端和所述放大器的第一输入端之间连接有补偿电容，且所述第一电阻值与所述补偿电阻阻值的比值至少要小于所述第一电阻值和第二电阻值的比值两个数量级。
2.如权利要求1所述的具备补零电路的开关电源系统，其特征在于：所述补偿电阻设置在所述开关电源芯片内，所述补偿电容也设置在所述开关电源芯片内。
3.如权利要求1所述的具备补零电路的开关电源系统，其特征在于：所述补偿电阻的阻值大于1G。
4.如权利要求1所述的具备补零电路的开关电源系统，其特征在于：所述补偿电容的容值小于10pF。
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